[發明專利]一種半導體集成電路器件及其制造方法

在審

• 申請號: 202010468385.X
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111640864A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 王丹云;沈鼎瀛;邱泰瑋;康賜俊;劉宇
• 申請（專利權）人: 廈門半導體工業技術研發有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京樂知新創知識產權代理事務所(普通合伙) 11734
• 代理人: 周偉

本發明實施例公開了一種半導體集成電路器件及其制造方法。該方法包括：首先，在第一電極的上方和側壁沉積阻變材料層和第二電極；之后，使用化學機械拋光工藝(CMP)一次磨去頂部，使阻變材料層形成于第一電極的側壁，并在水平方向形成導電細絲。化學機械拋光工藝一次去除頂部的工藝可大大減少對阻變材料層的損傷，對導電細絲形成的影響較小，從而改善了現有制造工藝對電阻轉變層的損傷問題。此外，使用該制造方法制備半導體集成電路器件還大大簡化了現有制造工藝的程序，進一步降低了制造成本，具有非常突出的有益效果。

技術領域

本發明涉及半導體器件領域，尤其涉及一種電阻式隨機存取存儲器(RRAM)及其制造方法。

背景技術

近年來，以電阻轉變效應為工作原理的電阻式隨機存取存儲器(ResistiveRandom Access Memory，RRAM)是最具應用前景的下一代非易失性存儲器之一，與傳統浮柵閃存相比，在器件結構、速度、可微縮性、三維集成潛力等方面都具有明顯的優勢。

通常，RRAM的基本結構為金屬-絕緣體-金屬(MIM)結構，除了實現基本功能的第一電極、電阻變換層和第二電極之外，往往還設置有一些功能輔助層以增強功能或是防止漏電、氧擴散等功能損害，例如阻氧層(oxygen barrier layer)、抓氧層(oxygen gettinglayer)等。這些基本功能層以及功能輔助層堆疊在一起就形成了RRAM。

在制備RRAM時，往往需要一層一層地沉積各種材料形成堆疊結構，然后再通過刻蝕來定義RRAM陣列。但在刻蝕時，由于各種材料的刻蝕率不同，如果采用一次刻蝕來完成，很容易造成側壁的損傷。對于平面疊加形成的RRAM結構，第一電極和第二電極上下相對，側壁的損傷就會直接影響導電細絲的形成，并影響整個RRAM的穩定性。

為此，現有工藝大多，采用每沉積一層就刻蝕一層的方式來減輕側壁損傷，但這一解決方案增加了制造工藝的復雜性。

由此可見，如何在減輕側壁損傷對導電細絲形成的影響，并進一步簡化RRAM的制造工藝是尚待解決的一個技術問題。

發明內容

針對以上技術問題，在本發明人創造性地發明了一種半導體集成電路器件及其制備方法。

根據本發明實施例的第一方面，提供一種半導體集成電路器件，該半導體集成電路器件包括：第一電極；阻變材料層，設置在非水平方向，阻變材料層的一側與第一電極的側壁連接，另一側與第二電極連接；第二電極具有非水平方向的第一部分，其中，第一部分與阻變材料層的一側連接并與阻變材料層另一側連接的第一電極相對，以在水平方向形成導電細絲。

根據本發明實施例一實施方式，第二電極還具有水平方向的第二部分，第二部分與第一部分連接。

根據本發明實施例一實施方式，半導體集成電路器件還包括：至少一個導電金屬，設置在第二電極的第二部分的上方，并與第二電極的第二部分連接。

根據本發明實施例一實施方式，第一電極和第二電極的材料包括鈦、鉭、鋁、氮化鈦或氮化鉭。

根據本發明實施例的第二方面，提供一種半導體集成電路器件的制造方法，其特征在于，該方法包括：獲取一帶有金屬導線的底板；在底板上形成第一電極，使第一電極的側壁暴露出來；在第一電極的側壁形成阻變材料層，使阻變材料層的一側與第一電極的側壁連接；在阻變材料層的另一側形成第二電極，使第二電極具有非水平方向的第一部分，其中，第一部分與阻變材料層的一側連接并與阻變材料層另一側連接的第一電極相對，以在水平方向形成導電細絲。

根據本發明實施例一實施方式，在底板上形成第一電極，包括：在底板上沉積第一金屬層；對金屬層進行蝕刻以形成第一電極，并使第一電極的側壁暴露出來。

根據本發明實施例一實施方式，在第一電極的側壁形成阻變材料層，包括：在第一電極上沉積阻變材料層，使阻變材料層覆蓋在第一電極的側壁和上方。